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怎么測電機好壞( 五 )

云知道


TVS 對浪涌功率和浪涌電流的吸收能力取決于PN結(jié)的面積，峰值脈沖功率（Pp）的吸收能力可以達到數(shù)千瓦 。早期的器件用10/1000us波形來考核，現(xiàn)在通常采用8/20us的波形進行定義 。TVS的吸收峰值脈沖功率（Pp）是由TVS 上的箝位電壓和流過TVS的沖擊電流的峰值乘積來確定的 。要注意的是：TVS的最大箝位電壓與TVS的擊穿電壓（轉(zhuǎn)折電壓）不是一回事，最大箝位電壓大約是擊穿電壓的1.4– 1.5 倍，這也表明TVS有一定的動態(tài)電阻 。
實際的TVS瞬變干擾限定電壓可以用下式表達：
Uo = (IP/IPP)(UCMAX – UBR) + UBR
式中：IP 是實際的脈沖電流值
IPP是額定的最大脈沖電流
UCMAX 是產(chǎn)品規(guī)定的最大箝位電壓
UBR 是擊穿電壓
下圖為TPSMC36ATVS 的技術(shù)指標，了解每個波形的含義，有助于進行TVS的MathCAD模型仿真分析 。
在ISO7637－2：2004附錄E（脈沖發(fā)生器能量容量的確定）中，介紹了計算由脈沖發(fā)生器傳遞到匹配電阻（電阻性負載RL）上的脈沖能量的數(shù)學(xué)模型，如下圖：
上式中：
UO —— 開路輸出電壓
Ri —— 脈沖發(fā)生器的電源內(nèi)阻
RL —— 脈沖發(fā)生器的負載電阻
Td —— 0.1Us 至0.1Us 的脈沖寬度
I (t) —— 電流波形函數(shù)
U (t) —— 電壓波形函數(shù)
We —— 單脈沖的能量容量
基于上述雙指數(shù)脈沖波形能量計算數(shù)學(xué)模型，在MathCAD 中進行仿真，可以得到TVSTPSMC36A 拋負載測試（Pulse 5）的浪涌功率吸收的仿真結(jié)果，見圖24 。它能滿足GMW3100 中Pulse 5B（Vs + Vr = 46V）的設(shè)計要求，但達不到ISO7637-2 中Pulse 5A（Vs + Vr = 100V）的設(shè)計要求 。
如果產(chǎn)品設(shè)計要求一定通過Pulse5 脈沖，可以更換大功率的TVS 二極管或者將兩個或多個TVS 串/并聯(lián)起來解決高電壓和大功率的要求 。將TVS 串聯(lián)可以獲得更高的限定電壓值，只是等效TVS 的最大吸收電流取決于串連TVS 中Ip 最低的一個值 。將TVS 并聯(lián)可以獲得更高的限定電流值，只是等效TVS 的最大脈沖電壓取決于并聯(lián)TVS 中VRSM 最低的一個值 。將下圖中的D1 換成同系列的TPSMC20A TVS 管，分別采用4 個和5 個并聯(lián)使用，均能夠滿足Pulse 5a 的要求，參見Saber 和MathCAD 的仿真結(jié)果，見下二圖 。從下二圖中可以發(fā)現(xiàn)：4 個TVS 并聯(lián)處于設(shè)計邊緣，風險比較高，5 個并聯(lián)則有設(shè)計風險低 。采用4 或5 個TVS 管，在PCB Layout 中占有的空間比較大，若空間有限，可以選用單個TVS 具有高功率的器件來滿足設(shè)計要求 。
6 總結(jié)
1）汽車的電氣系統(tǒng)分為供電系統(tǒng)和用電設(shè)備兩部分，具有低壓、直流和單線制供電特點；
2）汽車電源系統(tǒng)中產(chǎn)生各種各樣的瞬態(tài)脈沖電流，它是汽車用電設(shè)備的傳導(dǎo)噪音源；
3）直流電源濾波器主要有π形、T形和L形等四種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不管采用哪一種網(wǎng)絡(luò)形式，都要最大程度地滿足阻抗失配設(shè)計原則；
4）汽車供電系統(tǒng)中的瞬態(tài)脈沖噪音，一般集中在音頻范圍內(nèi)（20Hz至20KHz），在汽車音響直流濾波器設(shè)計中要重點評估扼流圈和電容等器件的選擇是否有效地抑制音頻噪音干擾（AFI= Audio Frequency Interference）；
5）OverVoltage、OverCurrent、ReverseVoltage 和ISO7637－2 中的各種瞬態(tài)脈沖等都是汽車音響直流濾波器設(shè)計過程中的重要考慮參數(shù)；
6）TVS二極管在整個直流電源濾波器中扮演著重要角色，如何選擇適合的TVS是解決汽車音響能否通過OverVoltage、反向電壓測試和Pulse5 拋負載瞬態(tài)脈沖測試的關(guān)鍵；
7）Saber和MathCAD是進行電源濾波器設(shè)計電路仿真的有效快捷工具 。
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